RU2734493C1 - Method and apparatus for determining capacitance component parameters - Google Patents

Method and apparatus for determining capacitance component parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2734493C1
RU2734493C1 RU2019129500A RU2019129500A RU2734493C1 RU 2734493 C1 RU2734493 C1 RU 2734493C1 RU 2019129500 A RU2019129500 A RU 2019129500A RU 2019129500 A RU2019129500 A RU 2019129500A RU 2734493 C1 RU2734493 C1 RU 2734493C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
loss factor
values
capacitance
matrix
capacitive component
Prior art date
Application number
RU2019129500A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ниланга АБЕЙВИКРАМА
Торд БЕНГТССОН
Йонас ХЕДБЕРГ
Original Assignee
Абб Швайц Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Абб Швайц Аг filed Critical Абб Швайц Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2734493C1 publication Critical patent/RU2734493C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2605Measuring capacitance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2688Measuring quality factor or dielectric loss, e.g. loss angle, or power factor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2688Measuring quality factor or dielectric loss, e.g. loss angle, or power factor
    • G01R27/2694Measuring dielectric loss, e.g. loss angle, loss factor or power factor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40Testing power supplies
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62Testing of transformers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/64Testing of capacitors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/40Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
    • H01F27/402Association of measuring or protective means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: present invention relates to determination of capacity and loss factor of each of multiple capacitive components of power supply device. Disclosed method comprises steps of: a) obtaining for each capacitance component corresponding value of capacitance and value of loss factor, and b) processing values of capacity and value of loss factor, wherein treatment includes removal of total temperature effect on capacitance values from capacitance values and removal of total temperature effect on values of loss factor from values of loss factor to obtain for each capacitive component of temperature compensated value of capacitance and thermocompensated value of loss factor.
EFFECT: technical result is elimination of temperature effect on measurement results.
11 cl, 6 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Настоящее раскрытие в общем относится к определению параметров емкостного компонента устройства электропитания. В частности, оно относится к способу определения емкости и коэффициента потерь множества емкостных компонентов устройства электропитания.The present disclosure generally relates to the sizing of the capacitive component of a power supply device. In particular, it relates to a method for determining the capacitance and loss factor of a plurality of capacitive components of a power supply device.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

Существует необходимость мониторинга проходного изолятора из-за того, что отказы проходного изолятора составляют около 10% отказов трансформаторов. Существует ряд различных способов определения параметров проходного изолятора для оценки состояния проходного изолятора. Одну технологию в общем называют способом суммарного тока, в котором измеряют и суммируют токи отвода проходного изолятора от всех проходных изоляторов трансформатора. Пока сумма векторов равна нулю, как правило, можно сделать вывод, что проходные изоляторы функционируют должным образом. Если сумма векторов не равна нулю, как правило, можно сделать вывод о наличии неисправности проходного изолятора. Этот способ в общем не зависит от температуры, потому что все конденсаторы проходного изолятора одинаково подвержены изменениям температуры. Однако, если, например, изоляция одного из проходных изоляторов повреждена, этот проходной изолятор может работать по-другому из-за локальных тепловых условий. US 6177803 раскрывает способ суммарного тока и упоминает возможность температурной компенсации в этом случае. Однако способ суммарного тока чувствителен к флуктуациям напряжения системы и никогда не обеспечит никаких значений базовых параметров отдельных проходных изоляторов, таких как емкость и коэффициент потерь.There is a need for bushing monitoring due to the fact that bushing failures account for about 10% of transformer failures. There are a number of different ways to determine the bushing parameters to assess the condition of the bushing. One technology is generally referred to as the total current method, in which the bushing bushing currents from all bushings of the transformer are measured and summed. As long as the vector sum is zero, it can generally be concluded that the bushings are functioning properly. If the vector sum is not zero, it can usually be concluded that there is a bushing fault. This method is generally independent of temperature because all capacitors of the bushing are equally susceptible to temperature changes. However, if, for example, the insulation of one of the bushings is damaged, the bushing may function differently due to local thermal conditions. US 6177803 discloses a summed current method and mentions the possibility of temperature compensation in this case. However, the summation current method is sensitive to system voltage fluctuations and will never provide any basic values for individual bushings such as capacitance and loss factor.

Другая технология определения неисправности проходного изолятора основана на сравнении двух проходных изоляторов на одной и той же фазе. Этот способ называют «способом эталонного проходного изолятора». Даже если способ эталонного проходного изолятора считают нечувствительным к флуктуациям напряжения системы, было показано, что параметры проходного изолятора подвержены влиянию разности температур между двумя проходными изоляторами, образующими часть соответствующего трансформатора, из-за разной нагрузки, условий охлаждения, срока службы, и т.д.Another technique for detecting a bushing failure is based on comparing two bushings on the same phase. This method is called the “Reference Bushing Method”. Even if the reference bushing method is considered insensitive to system voltage fluctuations, it has been shown that the bushing parameters are influenced by the temperature difference between the two bushings forming part of the corresponding transformer due to different load, cooling conditions, service life, etc. ...

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В свете вышесказанного в отношении способа эталонного проходного изолятора авторы настоящего изобретения обратились к возможности оценки емкости и коэффициента потерь множества проходных изоляторов одного трансформатора на основе тока отвода проходного изолятора и эксплуатационного напряжения в верхней части проходного изолятора, часто называемой оценкой «абсолютных параметров проходного изолятора». Однако этот способ, к сожалению, также чувствителен к изменениям температуры.In light of the above, with respect to the reference bushing method, the present inventors have turned to the ability to estimate the capacitance and loss factor of multiple bushings of a single transformer based on the bushing tap current and the operating voltage at the top of the bushing, often referred to as "bushing absolute parameters." However, this method is unfortunately also sensitive to temperature changes.

Ввиду вышесказанного задачей настоящего раскрытия является обеспечение способа определения параметров емкостного компонента множества емкостных компонентов устройства электропитания, который решает или по меньшей мере смягчает проблемы известного уровня техники.In view of the above, an object of the present disclosure is to provide a method for determining the parameters of a capacitive component of a plurality of capacitive components of a power supply device that solves or at least mitigates the problems of the prior art.

Следовательно, согласно первому аспекту настоящего раскрытия обеспечен способ определения емкости и коэффициента потерь каждого из множества емкостных компонентов устройства электропитания, причем способ содержит этапы, на которых: а) получают для каждого емкостного компонента соответствующее значение емкости и значение коэффициента потерь, и b) обрабатывают значения емкости и значения коэффициента потерь, причем обработка включает в себя этапы, на которых удаляют общее влияние температуры на значения емкости из значений емкости и удаляют общее влияние температуры на значения коэффициента потерь из значений коэффициента потерь для получения для каждого емкостного компонента термокомпенсированного значения емкости и термокомпенсированного значения коэффициента потерь.Therefore, according to a first aspect of the present disclosure, there is provided a method for determining the capacitance and loss factor of each of a plurality of capacitive components of a power supply device, the method comprising the steps of: a) obtaining for each capacitive component a corresponding capacitance value and loss factor value, and b) processing the values capacitance and loss factor values, and the processing includes the steps at which the overall effect of temperature on the capacitance values is removed from the capacitance values and the overall temperature effect on the loss factor values is removed from the loss factor values to obtain a temperature-compensated capacitance value and a temperature-compensated value for each capacitive component loss factor.

Эффект, который при этом может быть получен, является возможностью обеспечивать точные оперативные измерения емкости и коэффициента потерь в емкостных компонентах электрического устройства. Коэффициент потерь также обычно называют tan(δ) и связывают с коэффициентом мощности. Коэффициент мощности и коэффициент потерь по существу равны для малых коэффициентов потерь, что имеет место для емкостных применений, и поэтому могут использоваться взаимозаменяемо для этого способа.The effect that can be obtained in this case is the ability to provide accurate on-line measurements of the capacitance and loss factor in the capacitive components of the electrical device. Loss factor is also commonly referred to as tan (δ) and is related to power factor. Power factor and loss factor are substantially equal for low loss factors, which is the case for capacitive applications, and therefore can be used interchangeably for this method.

Устройство электропитания может, например, представлять собой устройство электрического реактора, такое как устройство электромагнитной индукции, например, трансформатор, такой как силовой трансформатор, или реактор, или емкостное устройство, такое как конденсаторная батарея. Емкостный компонент или емкостное устройство может, например, представлять собой сердечники конденсаторного проходного изолятора или конденсаторы конденсаторной батареи.The power supply device may, for example, be an electrical reactor device such as an electromagnetic induction device, for example a transformer such as a power transformer or a reactor, or a capacitive device such as a capacitor bank. The capacitive component or capacitive device may, for example, be capacitor bushing cores or capacitors of a capacitor bank.

Согласно одному варианту выполнения общее влияние температуры на значения емкости и значения коэффициента потерь множества емкостных компонентов получают на основе периода обучения, в котором было собрано множество значений емкости каждого емкостного компонента и множества значений коэффициента потерь каждого емкостного компонента.In one embodiment, the overall effect of temperature on the capacitance values and loss factor values of the plurality of capacitive components is derived from a training period in which a plurality of capacitance values of each capacitive component and a plurality of loss factor values of each capacitive component were collected.

Согласно одному варианту выполнения общее влияние температуры на емкость получают на основе статистического корреляционного анализа множества значений емкости, собранных в период обучения.In one embodiment, the overall effect of temperature on capacity is derived from a statistical correlation analysis of a plurality of capacity values collected during the training period.

Согласно одному варианту выполнения общее влияние температуры на коэффициент потерь получают на основе статистического корреляционного анализа множества значений коэффициента потерь, полученных в период обучения.In one embodiment, the overall effect of temperature on the loss rate is obtained based on a statistical correlation analysis of a plurality of loss rate values obtained during the training period.

Период обучения может, например, составлять измерения, полученные в начальной фазе, или период, когда устройство определения параметров конденсатора вводится в эксплуатацию.The learning period can, for example, be the measurements taken in the initial phase or the period when the capacitor determination device is put into operation.

Способ может быть основан на постепенном обучении, причем период обучения продолжается непрерывно, а также во время выполнения способа. Таким образом, способ может использоваться по существу немедленно без какого-либо предварительного периода обучения при вводе в эксплуатацию. Таким образом, точность способа будет постепенно увеличиваться со временем, по мере того, как будут собирать все больше и больше значений емкости каждого емкостного компонента и все больше и больше значений коэффициента потерь каждого емкостного компонента.The method can be based on gradual learning, and the learning period continues continuously, as well as during the execution of the method. Thus, the method can be used essentially immediately without any prior training period during commissioning. Thus, the accuracy of the method will gradually increase over time as more and more capacitance values of each capacitive component are collected and more and more values of the loss factor of each capacitive component are collected.

Согласно одному варианту выполнения обработка включает в себя этапы, на которых преобразуют посредством первой матрицы собственных векторов вектор емкости, для которого каждый элемент является соответствующим одним из значений емкости, для получения преобразованного вектора емкости, и обратно преобразуют преобразованный вектор емкости с инверсией скорректированной первой матрицы собственных векторов для получения скорректированного вектора емкости, который в качестве своих элементов содержит термокомпенсированные значения емкости.According to one embodiment, the processing includes the steps of transforming, by means of a first matrix of eigenvectors, a capacitance vector for which each element corresponds to one of the capacitance values, to obtain a transformed capacitance vector, and inversely transforming the transformed capacitance vector with the inverse of the corrected first eigenvector. vectors to obtain the corrected capacitance vector, which contains temperature-compensated capacitance values as its elements.

Согласно одному варианту выполнения первая матрица собственных векторов содержит собственные векторы первой ковариационной матрицы емкостной матрицы периода обучения, содержащей для каждого конденсатора множество значений емкости, полученных во время периода обучения.In one embodiment, the first eigenvector matrix contains the eigenvectors of the first covariance matrix of the training period capacitance matrix containing, for each capacitor, a plurality of capacitance values obtained during the training period.

Первая ковариационная матрица может быть нормализована и масштабирована для определения первой матрицы собственных векторов.The first covariance matrix can be normalized and scaled to determine the first eigenvector matrix.

Согласно одному варианту выполнения скорректированная первая матрица собственных векторов имеет элементы одного из собственных векторов, установленные на ноль.In one embodiment, the corrected first eigenvector matrix has the elements of one of the eigenvectors set to zero.

Согласно одному варианту выполнения собственный вектор, элементы которого установлены на ноль, является собственным вектором, который соответствует наибольшему собственному значению. Наибольшее собственное значение представляет наибольшее общее изменение среди значений емкости. Наибольшим общим изменением является влияние температуры. Установкой соответствующего собственного вектора на ноль в скорректированной первой матрице собственных векторов удаляют общее влияние температуры значений емкости, когда преобразованный вектор емкости преобразуют обратно с использованием инверсии скорректированной первой матрицы собственных векторов.According to one embodiment, the eigenvector whose elements are set to zero is the eigenvector that corresponds to the largest eigenvalue. The largest eigenvalue represents the largest overall change among capacity values. The largest overall change is the effect of temperature. By setting the corresponding eigenvector to zero in the corrected first eigenvector matrix, the overall temperature effect of the capacitance values is removed when the transformed capacitance vector is converted back using the inverse of the corrected first eigenvector matrix.

Согласно одному варианту выполнения обработка включает в себя этапы, на которых преобразуют посредством второй матрицы собственных векторов вектор коэффициента потерь, для которого каждый элемент является соответствующим одним из значений коэффициента потерь, для получения преобразованного вектора коэффициента потерь, и обратно преобразуют преобразованный вектор коэффициента потерь с инверсией скорректированной второй матрицы собственных векторов для получения скорректированного вектора коэффициента потерь, который в качестве своих элементов содержит термокомпенсированные значения коэффициента потерь.According to one embodiment, the processing includes the steps of transforming, by means of a second eigenvector matrix, a loss factor vector for which each element corresponds to one of the loss factor values to obtain a transformed loss factor vector, and converting the transformed loss factor vector with inversion the corrected second matrix of eigenvectors to obtain the corrected vector of the loss factor, which contains the temperature-compensated values of the loss factor as its elements.

Согласно одному варианту выполнения вторая матрица собственных векторов содержит собственные векторы второй ковариационной матрицы матрицы коэффициента потерь периода обучения, содержащей для каждого проходного изолятора множество значений коэффициента потерь, полученных во время периода обучения.According to one embodiment, the second eigenvector matrix contains the eigenvectors of the second covariance matrix of the training period loss factor matrix, containing for each bushing a plurality of loss factor values obtained during the training period.

Вторая ковариационная матрица может быть нормализована и масштабирована до определения второй матрицы собственных векторов.The second covariance matrix can be normalized and scaled to determine the second eigenvector matrix.

Согласно одному варианту выполнения скорректированная вторая матрица собственных векторов имеет элементы одного из собственных векторов, установленные на ноль.In one embodiment, the corrected second eigenvector matrix has the elements of one of the eigenvectors set to zero.

Согласно одному варианту выполнения собственный вектор, элементы которого установлены на ноль, является собственным вектором, который соответствует наибольшему собственному значению. Наибольшее собственное значение представляет наибольшее общее изменение среди значений коэффициента потерь. Наибольшим общим изменением является влияние температуры. Установкой соответствующего собственного вектора на ноль в скорректированной первой матрице собственных векторов удаляют общее влияние температуры значений коэффициента потерь, когда преобразованный вектор коэффициента потерь преобразуют обратно с использованием инверсии скорректированной первой матрицы собственных векторов.According to one embodiment, the eigenvector whose elements are set to zero is the eigenvector that corresponds to the largest eigenvalue. The largest eigenvalue represents the largest overall change among loss factor values. The largest overall change is the effect of temperature. By setting the corresponding eigenvector to zero in the corrected first eigenvector matrix, the overall temperature effect of the loss factor values is removed when the transformed loss factor vector is converted back using the inverse of the corrected first eigenvector matrix.

Один вариант выполнения содержит этапы, на которых обеспечивают соответствующий верхний и нижний пороговое значение для каждой емкости и каждого коэффициента потерь, и генерируют сигнал тревоги в случае, если любое из термокомпенсированных значений емкости или термокомпенсированных значений коэффициента потерь выходит за пределы соответствующего верхнего или нижнего порога.One embodiment comprises providing an appropriate upper and lower threshold for each capacitance and each loss factor and generating an alarm if any of the temperature compensated capacitance values or temperature compensated loss factor values is outside the corresponding upper or lower threshold.

Согласно одному варианту выполнения получение включает в себя этап, на котором определяют соответствующее значение емкости и соответствующее значение коэффициента потерь на основе измерения соответствующего напряжения на выводе проходного изолятора и соответствующего тока отвода проходного изолятора.According to one embodiment, the acquisition includes the step of determining the corresponding capacitance value and the corresponding loss factor value based on the measurement of the corresponding bushing terminal voltage and the corresponding bushing tap current.

Согласно второму аспекту настоящего раскрытия обеспечена компьютерная программа, содержащая исполняемые компьютером компоненты, которая при запуске на схеме обработки устройства определения параметров емкостного компонента заставляет устройство определения параметра емкостного компонента выполнять этапы согласно способу согласно первому аспекту.According to a second aspect of the present disclosure, there is provided a computer program comprising computer-executable components that, when triggered on a processing circuit of a capacitive component parameter determining apparatus, causes the capacitive component parameter determining apparatus to perform steps according to a method according to the first aspect.

Согласно третьему аспекту настоящего раскрытия обеспечен компьютерный программный продукт, содержащий носитель данных, включающий в себя компьютерную программу, согласно второму аспекту.According to a third aspect of the present disclosure, there is provided a computer program product comprising a storage medium including a computer program according to the second aspect.

Согласно четвертому аспекту настоящего раскрытия обеспечено устройство определения параметров емкостного компонента, выполненное с возможностью определять емкость и коэффициент потерь каждого из множества емкостных компонентов устройства электропитания, причем устройство определения параметров емкостного компонента содержит: схему обработки и носитель данных, содержащий исполняемые компьютером компоненты, которые при выполнении схемой обработки заставляют устройство определения параметров емкостного компонента выполнять этапы способа согласно первому аспекту.According to a fourth aspect of the present disclosure, there is provided a capacitive component parameter determination apparatus configured to determine the capacitance and loss factor of each of a plurality of capacitive components of the power supply device, the capacitive component parameter determination apparatus comprising: a processing circuit and a storage medium containing computer-executable components that, when executed the processing circuit causes the capacitive component determination apparatus to execute the method steps according to the first aspect.

В общем все термины, используемые в формуле изобретения, должны интерпретироваться согласно их обычным значениям в области техники, если в настоящем документе явно не определено другое. Все ссылки на «элемент, устройство, компонент, средство и т.д. в единственном числе» должны интерпретироваться открыто как относящиеся по меньшей мере к одному экземпляру элемента, устройства, компонента, средства и т.д., если явно не указано иное.In general, all terms used in the claims are to be interpreted according to their usual meanings in the art, unless otherwise explicitly defined herein. All references to “element, device, component, facility, etc. singular "shall be interpreted openly as referring to at least one instance of an element, device, component, tool, etc., unless explicitly indicated otherwise.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Конкретные варианты выполнения изобретательского замысла теперь будут описаны в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:Specific embodiments of the inventive concept will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг. 1 схематично показывает пример устройства определения параметров емкостного компонента;FIG. 1 schematically shows an example of a device for determining the parameters of a capacitive component;

Фиг. 2 показывает блок-схему способа, выполняемого устройством определения параметров емкостного компонента на Фиг. 1;FIG. 2 shows a flowchart of a method performed by the capacitive component parameter determination apparatus of FIG. 1;

Фиг. 3 показывает измерительную установку для получения значений емкости и значений коэффициента потерь емкостных компонентов устройства электропитания;FIG. 3 shows a measurement setup for obtaining capacitance values and loss factor values of capacitive components of a power supply device;

Фиг. 4а-4b схематично показывают графики значений коэффициента потерь и значений емкости, соответственно, с температурной компенсацией и без нее, нанесенные на график с течением времени; иFIG. 4a-4b schematically show plots of loss factor values and capacitance values, respectively, with and without temperature compensation, plotted over time; and

Фиг. 5 схематично показывает график параметра проходного изолятора, то есть значения коэффициента потерь или значения емкости, с верхним и нижним пороговыми значениями.FIG. 5 schematically shows a graph of a bushing parameter, i.e. loss factor value or capacitance value, with upper and lower threshold values.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Изобретательский замысел теперь будет описан более полно со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых показаны иллюстративные варианты выполнения. Изобретательский замысел может, однако, быть выполнен во многих различных формах и не должен рассматриваться как ограниченный вариантами выполнения, изложенными в данном документе; скорее, эти варианты выполнения обеспечены в качестве примера, что бы это раскрытие было тщательным и полным и полностью передавало объем изобретательского замысла специалистам в области техники. Одинаковые позиции относятся к одинаковым элементам по всему описанию.The inventive concept will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, which show illustrative embodiments. The inventive concept can, however, be implemented in many different forms and should not be construed as limited to the options for implementation set forth in this document; rather, these embodiments are provided by way of example so that this disclosure is thorough and complete and will fully convey the scope of the inventive concept to those skilled in the art. Like items refer to like items throughout the description.

Настоящее раскрытие относится к способу определения емкости и коэффициента потерь множества емкостей одного устройства электропитания. При этом способ особенно подходит для определения параметров емкостного компонента устройства электропитания, содержащего множество емкостных компонентов. В частности, устройство электропитания предпочтительно представляет собой многофазное устройство электропитания, то есть устройство электропитания, содержащее множество емкостных компонентов, причем каждый емкостной компонент связан с соответствующей электрической фазой.The present disclosure relates to a method for determining the capacitance and loss factor of a plurality of capacitances of a single power supply device. The method is particularly suitable for determining the parameters of a capacitive component of a power supply device comprising a plurality of capacitive components. In particular, the power supply is preferably a multi-phase power supply, that is, a power supply comprising a plurality of capacitive components, each capacitive component being associated with a corresponding electrical phase.

Способ включает в себя получение значения емкости каждого емкостного компонента и значения коэффициента потерь каждого емкостного компонента. Следовательно, получают множество значений емкости и множество значений коэффициента потерь, причем каждое значение емкости связано с соответствующим одним из емкостных компонентов, и каждое значение коэффициента потерь связано с соответствующим одним из емкостных компонентов.The method includes obtaining a capacitance value of each capacitive component and a loss factor value of each capacitive component. Therefore, a plurality of capacitance values and a plurality of loss factor values are obtained, with each capacitance value being associated with a corresponding one of the capacitive components, and each loss factor value being associated with a corresponding one of the capacitive components.

Значения емкости и значения коэффициента потерь обрабатывают для получения для каждого емкостного компонента термокомпенсированного значения емкости и термокомпенсированного значения коэффициента потерь. Обработка включает в себя удаление общего влияния температуры на значения емкости из значений емкости и удаление общего влияния температуры на значения коэффициента потерь из значений коэффициента потерь. Таким образом могут быть получены термокомпенсированные значения емкости и термокомпенсированные значения коэффициента потерь.The capacitance values and loss factor values are processed to obtain for each capacitive component a temperature compensated capacitance value and a temperature compensated loss factor value. Processing includes removing the overall effect of temperature on capacitance values from capacitance values and removing the overall effect of temperature on loss factor values from loss factor values. In this way, temperature compensated capacitance values and temperature compensated loss factor values can be obtained.

Поскольку все емкостные компоненты обеспечены в одном и том же устройстве электропитания, будет общее влияние температуры на все полученные значения емкости и общее влияние температуры на все полученные значения коэффициента потерь. Общие влияния на значения емкости удаляют из значений емкости, а общее влияние на коэффициенты потерь удаляют из значений коэффициента потерь.Since all capacitive components are provided in the same power supply, there will be a general temperature effect on all capacitance values obtained and a general temperature effect on all obtained loss factor values. General influences on capacitance values are removed from capacitance values and general effects on loss factors are removed from loss factor values.

Устройство определения параметров емкостного компонента выполненное с возможностью выполнять способ, как раскрыто в данном документе, теперь будет описано со ссылкой на Фиг. 1. Приведенное в качестве примера устройство 1 определения параметров емкостного компонента содержит схему 3 обработки и носитель 5 данных. Носитель 5 данных содержит исполняемые компьютером компоненты, которые при запуске на схеме 3 обработки заставляют устройство 1 определения параметров емкостного компонента выполнять способ, как раскрыто в данном документе.A capacitive component parameter determination apparatus configured to perform a method as disclosed herein will now be described with reference to FIG. 1. An exemplary device 1 for determining the parameters of a capacitive component comprises a processing circuit 3 and a data carrier 5. The storage medium 5 contains computer-executable components that, when triggered in the processing circuit 3, cause the capacitive component parameter determination apparatus 1 to execute a method as disclosed herein.

Схема 3 обработки использует любую совокупность одного или нескольких из подходящего центрального процессора (CPU), мультипроцессора, микроконтроллера, цифрового сигнального процессора (DSP), специализированной заказной интегральной схемы (ASIC), программируемой пользователем матрицы логических элементов (FPGA) и т.д., способных выполнять любые раскрытые здесь операции, касающиеся определения параметров проходного изолятора.The processing circuit 3 uses any combination of one or more of a suitable central processing unit (CPU), multiprocessor, microcontroller, digital signal processor (DSP), application-specific integrated circuit (ASIC), programmable logic element array (FPGA), etc., capable of performing any of the operations disclosed herein relating to bushing dimensioning.

Носитель 5 данных может, например, быть выполнен как память, такая как запоминающее устройство с произвольной выборкой (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM) или электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM) и, более конкретно, как энергонезависимый носитель данных устройства во внешней памяти, такой как USB (универсальная последовательная шина) или флэш-память, такая как компактная флэш-память.The storage medium 5 may, for example, be implemented as a memory such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable read only memory (EPROM) or electrically erasable programmable read only memory (EEPROM) and, more specifically, as a non-volatile storage medium of a device in an external memory such as USB (Universal Serial Bus) or flash memory such as compact flash memory.

Емкостный компонент, упомянутый в данном документе, может, например, представлять собой сердечник конденсатора проходного изолятора устройства электропитания или конденсатор конденсаторной батареи.The capacitive component referred to herein may, for example, be a power supply bushing capacitor core or a capacitor bank capacitor.

Фиг. 2 показывает способ определения емкости и коэффициента потерь каждого из множества емкостных компонентов устройства электропитания.FIG. 2 shows a method for determining the capacitance and loss factor of each of a plurality of capacitive components of a power supply device.

На этапе а) для каждого емкостного компонента электрического устройства соответствующее значение емкости и соответствующее значение коэффициента потерь получают схемой 3 обработки.In step a), for each capacitive component of the electrical device, a corresponding capacitance value and a corresponding loss factor value are obtained by the processing circuit 3.

В случае проходного изолятора, обеспеченного сердечником конденсатора, каждое значение емкости и значение коэффициента потерь может, например, быть получено на основе измерений соответствующего напряжения на выводе проходного изолятора и соответствующего тока отвода проходного изолятора. Значения емкости и значения коэффициента потерь могут быть оценены на основе соответствующего напряжения на выводе проходного изолятора и тока отвода проходного изолятора.In the case of a bushing provided with a capacitor core, each capacitance value and loss factor value can, for example, be obtained from measurements of the corresponding bushing terminal voltage and the corresponding bushing tap current. Capacitance values and loss factor values can be estimated based on the corresponding bushing terminal voltage and bushing tap current.

Фиг. 3 показывает пример установки, которая обеспечивает измерение напряжения V на выводе проходного изолятора и тока I отвода проходного изолятора. Например, напряжение V на выводе проходного изолятора может быть получено с использованием трансформатора напряжения. Комплексная проводимость Y проходного изолятора равна току I отвода проходного изолятора, деленному на напряжение на выводе проходного изолятора, то есть Y=I/V, и каждое значение емкости может быть оценено делением мнимой части комплексной проводимости на угловую частоту системы, т.е. C=Im(Y)/ω. Коэффициент потерь, или tan(δ), может быть оценен делением действительной части комплексной проводимости с комплексной частью комплексной проводимости, то есть Re(Y)/Im(Y), что эквивалентно ir/ic, т.е. tan(δ)=ir/ic.FIG. 3 shows an example of a setup that measures the voltage V at the bushing terminal and the current I at the bushing terminal. For example, the voltage V at the bushing terminal can be obtained using a voltage transformer. The complex conductance Y of the bushing is equal to the current I of the bushing tap divided by the voltage at the terminal of the bushing, i.e. Y = I / V, and each capacitance value can be estimated by dividing the imaginary part of the complex conductance by the angular frequency of the system, i.e. C = Im (Y) / ω. The loss factor, or tan (δ), can be estimated by dividing the real part of the complex conductance with the complex part of the complex conductance, i.e. Re (Y) / Im (Y), which is equivalent to i r / i c , i.e. tan (δ) = i r / i c .

На этапе b) значения емкости и значения коэффициента потерь обрабатывают посредством схемы 3 обработки. Обработка включает в себя удаление общего влияния температуры на значения емкости из значений емкости и удаление общего влияния температуры на значения коэффициента потерь. Таким образом, для каждого емкостного компонента получают термокомпенсированное значение емкости и термокомпенсированное значение коэффициента потерь.In step b), the capacitance values and the loss factor values are processed by the processing circuit 3. Processing involves removing the overall effect of temperature on capacitance values from capacitance values and removing the overall effect of temperature on loss factor values. Thus, for each capacitive component, a temperature-compensated capacitance value and a temperature-compensated loss factor value are obtained.

Согласно одному примеру общее влияние температуры на значения емкости и общее влияние температуры на значения коэффициента потерь выводят из множества значений емкости каждого емкостного компонента и из множества значений коэффициента потерь каждого емкостного компонента, собранных во время периода обучения до начала настоящего способа. В частности, статистический корреляционный анализ может быть выполнен на этом наборе данных, то есть на значениях емкости и значениях коэффициента потерь, собранных в период обучения, посредством чего может быть определено общее влияние температуры на значения емкости и общее влияние температуры на значения коэффициента потерь. При этом общие влияния на температуру как правило заданы и, таким образом, готовы к применению на этапе b).According to one example, the overall effect of temperature on capacitance values and the overall effect of temperature on loss factor values are derived from a plurality of capacitance values of each capacitive component and from a plurality of loss factor values of each capacitive component collected during a training period prior to starting the present method. In particular, statistical correlation analysis can be performed on this dataset, that is, on capacitance and loss factor values collected during the training period, whereby the overall effect of temperature on capacitance values and the overall effect of temperature on loss factor values can be determined. In this case, the general influences on temperature are usually given and thus ready for use in step b).

Согласно одному примеру этот статистический корреляционный анализ может включать в себя использование анализа главных компонентов (PCA), как будет описано более подробно ниже. Следует отметить, что другие способы статистического корреляционного анализа могут альтернативно использоваться на множестве значений емкости и значений коэффициента потерь, собранных в период обучения, например, способы на основе статистической регрессии.According to one example, this statistical correlation analysis may include the use of principal component analysis (PCA), as will be described in more detail below. It should be noted that other statistical correlation analysis methods can alternatively be used on a plurality of capacity values and loss rate values collected during the training period, for example, methods based on statistical regression.

В случае PCA обработка на этапе b) включает в себя преобразование посредством первой матрицы Vc собственных векторов вектора xc емкости, для которого каждый элемент является соответствующим одному из значений емкости, полученных на этапе a), для получения преобразованного вектора емкости ус. Следовательно, выполняют преобразование типа Vc*xc=yc, где столбцы первой матрицы Vc собственных векторов являются собственными векторами первой ковариационной матрицы Xcco емкостной матрицы Xc периода обучения, полученными во время периода обучения. В частности, матрица Xc емкости периода обучения содержит множество значений емкости каждого емкостного компонента, полученного во время периода обучения. В качестве примера, первая матрица собственных векторов может быть матрицей 3*3 Vc=[V1c V2c V3c] в случае, если электромагнитное индукционное устройство имеет три электрические фазы и, следовательно, три емкостных компонента, причем V1c-V3c представляют собой собственные векторы, расположенные в виде столбцов, x=(c1, c2, c3) представляет собой вектор, содержащий три компонента c1-c3, которые представляют собой три значения емкости, полученные на этапе а).In the case of PCA, the processing in step b) includes transforming, by the first matrix V c, the eigenvectors of the capacity vector x c , for which each element corresponds to one of the capacitance values obtained in step a), to obtain a transformed capacity vector y c . Consequently, a transformation of the type V c * x c = y c is performed, where the columns of the first matrix V c of eigenvectors are the eigenvectors of the first covariance matrix X cco of the capacitive matrix X c of the training period, obtained during the training period. In particular, the matrix X c of the capacity of the training period contains a set of values of the capacity of each capacitive component obtained during the training period. As an example, the first eigenvector matrix can be a 3 * 3 V c = [V 1c V 2c V 3c ] matrix in the case where the electromagnetic induction device has three electrical phases and therefore three capacitive components, with V 1c -V 3c are eigenvectors arranged in the form of columns, x = (c 1 , c 2 , c 3 ) is a vector containing three components c 1 -c 3 , which represent the three capacitance values obtained in step a).

Преобразованный вектор емкости yc затем преобразуют обратно посредством инвертированной скорректированной первой матрицы собственных векторов Vc', чтобы получать скорректированный вектор емкости xc', который в качестве своих элементов содержит термокомпенсированные значения емкости. Для этого выполняют преобразование (Vc')-1yc=xc', где xc'=(c1', c2', c3') содержит термокомпенсированные значения емкости.The transformed capacitance vector y c is then converted back by means of an inverted corrected first eigenvector matrix V c 'to obtain a corrected capacitance vector x c ' which contains temperature compensated capacitance values as its elements. For this, the transformation (V c ') -1 y c = x c ' is performed, where x c '= (c 1 ', c 2 ', c 3 ') contains temperature-compensated capacitance values.

Скорректированная первая матрица Vс' собственных векторов имеет элементы одного из собственных векторов, установленные на ноль. В частности, собственный вектор, элементы которого установлены на ноль, является собственным вектором, который соответствует наибольшему собственному значению или сингулярному значению, поэтому в общем случае n-емкостного компонента скорректированная первая матрица собственных векторов имеет вид Vc'=(0 Vc2… Vcn), и в примере с тремя емкостными компонентами скорректированная первая матрица собственных векторов имеет вид Vc'=(0 Vc2 Vc3).The corrected first eigenvector matrix V c 'has the elements of one of the eigenvectors set to zero. In particular, the eigenvector, whose elements are set to zero, is the eigenvector that corresponds to the largest eigenvalue or singular value, therefore, in the general case of an n-capacitive component, the corrected first matrix of eigenvectors has the form V c '= (0 V c2 ... V cn ), and in the example with three capacitive components, the corrected first eigenvector matrix is V c '= (0 V c2 V c3 ).

Поскольку матрица Xc емкости, как правило, представляет собой матрицу m*n, где m≠n, диагонализация ее ковариационной матрицы, то есть первой ковариационной матрицы Xcco, невозможна, и с этой целью для получения «собственных значений» могут использовать другие способы факторизации первой ковариационной матрицы Xcco. Разложение по сингулярным значениям (SVD) может, например, использоваться для получения первой матрицы собственных векторов Vc.Since the capacity matrix X c , as a rule, is an m * n matrix, where m ≠ n, diagonalization of its covariance matrix, that is, the first covariance matrix X cco , is impossible, and for this purpose, other methods can be used to obtain “eigenvalues” factorization of the first covariance matrix X cco . Singular value decomposition (SVD) can, for example, be used to obtain the first eigenvector matrix V c .

Как отмечено выше, матрица Xc емкости периода обучения для значений емкости содержит множество значений емкости каждого емкостного компонента, собранных во время периода обучения, и в случае трехфазной системы матрица емкостного компонента может иметь форму Xc=(Xc1 Xc2 Xc3) и в более общем виде Xc=(Xc1… Xcn), где Xck - это вектор столбцов с m элементами, каждый из которых представляет собой значение емкости k-того емкостного компонента, полученного во время периода обучения.As noted above, the matrix X c capacitance training period to capacitances comprises a plurality of capacitance values of each capacitance component is collected during the training period, and in the case of a three-phase system the capacitive component matrix may be in the form X c = (X c1 X c2 X c3) and more generally, X c = (X c1 ... X cn ), where X ck is a vector of columns with m elements, each of which is the value of the capacity of the k-th capacitive component obtained during the training period.

Также можно отметить, что матрица Xc емкости периода обучения может быть нормализована и масштабирована до того, как определяют первую ковариационную матрицу Xcco. Нормализация может включать в себя взятие среднего значения каждого столбца и вычитание среднего значения столбца из элементов столбца. Масштабирование может, например, включать в себя деление элементов в каждом столбце со стандартным отклонением элементов в столбце.It can also be noted that the training period capacity matrix X c can be normalized and scaled before the first covariance matrix X cco is determined . Normalization can involve taking the average of each column and subtracting the average of the column from the items in the column. Scaling can, for example, involve dividing items in each column with the standard deviation of items in the column.

Обработка на этапе b) дополнительно включает в себя преобразование посредством второй матрицы собственных векторов Vtan(δ) вектора коэффициента потерь xtan(δ), для которого каждый элемент является соответствующим одному из значений коэффициента потерь, полученных на этапе a), чтобы получать преобразованный вектор коэффициента потерь ytan(δ). Следовательно, выполняют преобразование типа Vtan(δ)*xtan(δ)=ytan(δ), где столбцы второй матрицы собственных векторов Vtan(δ) являются собственными векторами второй ковариационной матрицы Xtan(δ)co матрицы коэффициента потерь периода обучения Xtan(δ), полученной во время периода обучения. В частности, матрица Xtan(δ) коэффициента потерь периода обучения содержит множество значений коэффициента потерь каждого емкостного компонента, полученного во время периода обучения. В качестве примера, вторая матрица собственных векторов может быть матрицей Vtan(δ)=[V1tan(δ) V2tan(δ) V3tan(δ)] в случае, если электромагнитное индукционное устройство имеет три электрические фазы и, следовательно, три емкостных компонента, причем V1tan(δ)-V3tan(δ) представляют собой собственные векторы, расположенные в виде столбцов, и xtan(δ)=(tan(δ)1, tan(δ)2, tan(δ)3) представляет собой вектор, содержащий три компонента c1-c3, которые представляют собой три значения коэффициента потерь, полученные на этапе а).The processing in step b) further includes transforming, by means of the second eigenvector matrix V tan (δ), the loss factor vector x tan (δ) , for which each element corresponds to one of the loss factor values obtained in step a), to obtain a transformed vector of the loss factor y tan (δ) . Therefore, a transformation of the type V tan (δ) * x tan (δ) = y tan (δ) is performed, where the columns of the second eigenvector matrix V tan (δ) are the eigenvectors of the second covariance matrix X tan (δ) co of the period loss coefficient matrix training X tan (δ) obtained during the training period. In particular, the training period loss factor matrix X tan (δ) contains a plurality of loss factor values of each capacitive component obtained during the learning period. As an example, the second matrix of eigenvectors can be the matrix V tan (δ) = [V 1tan (δ) V 2tan (δ) V 3tan (δ) ] in the case where the electromagnetic induction device has three electrical phases and therefore three capacitive components, and V 1tan (δ) -V 3tan (δ) are eigenvectors arranged in the form of columns, and x tan (δ) = (tan (δ) 1 , tan (δ) 2 , tan (δ) 3 ) is a vector containing three components c 1 -c 3 , which represent three values of the loss factor obtained in step a).

Преобразованный вектор коэффициента потерь ytan(δ) затем преобразуют обратно посредством инверсии скорректированной второй матрицы собственных векторов Vtan(δ)', чтобы получать скорректированный вектор xtan(δ)' коэффициента потерь, который в качестве своих элементов содержит термокомпенсированные значения коэффициента потерь. Для этого выполняют преобразование (Vtan(δ)')-1ytan(δ)=xtan(δ)', где xtan(δ)'=(tan(δ)1', tan(δ)2', tan(δ)3') содержит термокомпенсированные значения коэффициента потерь.The transformed loss factor vector y tan (δ) is then converted back by inversely inverting the corrected second eigenvector matrix V tan (δ) 'to obtain a corrected loss factor vector x tan (δ) ' which contains the temperature compensated loss factor values as its elements. To do this, perform the transformation (V tan (δ) ') -1 y tan (δ) = x tan (δ) ', where x tan (δ) '= (tan (δ) 1 ', tan (δ) 2 ', tan (δ) 3 ') contains the temperature compensated loss factor values.

Скорректированная вторая матрица Vtan(δ)' собственных векторов имеет элементы одного из собственных векторов, установленные на ноль. В частности, собственный вектор, элементы которого установлены на ноль, является собственным вектором, который соответствует наибольшему собственному значению или сингулярному значению, поэтому в общем случае n-емкостного компонента скорректированная вторая матрица собственных векторов имеет вид Vtan(δ)'=(0 Vtan(δ)2 … Vtan(δ)n), и в примере с тремя емкостными компонентами Vtan(δ)'=(0 Vtan(δ)2 Vtan(δ)3).The corrected second eigenvector matrix V tan (δ) 'has the elements of one of the eigenvectors set to zero. In particular, the eigenvector, whose elements are set to zero, is the eigenvector that corresponds to the largest eigenvalue or singular value, therefore, in the general case of an n-capacitive component, the corrected second eigenvector matrix has the form V tan (δ) '= (0 V tan (δ) 2 ... V tan (δ) n ), and in the example with three capacitive components V tan (δ) '= (0 V tan (δ) 2 V tan (δ) 3 ).

Поскольку матрица Xtan(δ) коэффициента потерь периода обучения, как правило, представляет собой матрицу m*n, где m≠n, диагонализация ее ковариационной матрицы, то есть второй ковариационной матрицы Xtan(δ)co, невозможна, и с этой целью для получения «собственных значений» могут использовать другие способы факторизации второй ковариационной матрицы Xtan(δ)co. Разложение по сингулярным значениям (SVD) может, например, использоваться для получения второй матрицы Vtan(δ) собственных векторов.Since the matrix X tan (δ) of the training period loss coefficient is usually an m * n matrix, where m ≠ n, diagonalization of its covariance matrix, that is, the second covariance matrix X tan (δ) co , is impossible, and for this purpose to obtain "eigenvalues" can use other methods of factorization of the second covariance matrix X tan (δ) co . Singular value decomposition (SVD) can, for example, be used to obtain a second matrix V tan (δ) of eigenvectors.

Как отмечено ранее, матрица Xtan(δ) коэффициента потерь периода обучения для значений коэффициента потерь может содержать множество значений коэффициента потерь каждого емкостного компонента, собранных во время периода обучения, и в случае трехфазной системы матрица коэффициента потерь периода обучения может иметь форму Xtan(δ)=(Xtan(δ)1 Xtan(δ)2 Xtan(δ)3), и в более общем виде Xtan(δ)=(Xtan(δ)1 … Xtan(δ)n), где Xtan(δ)k - это вектор столбцов с m элементами, каждый из которых представляет собой значение коэффициента потерь k-того емкостного компонента, полученного в период обучения.As noted earlier, the learning period loss factor matrix X tan (δ) for loss factor values may contain a plurality of loss factor values of each capacitive component collected during the learning period, and in the case of a three-phase system, the learning period loss factor matrix may be of the form X tan ( δ) = (Xtan (δ) 1 Xtan (δ) 2 Xtan (δ) 3 ), and more generally X tan (δ) = (Xtan (δ) 1 ... Xtan (δ) n ), where Xtan (δ ) k is a vector of columns with m elements, each of which is the value of the loss factor of the k-th capacitive component obtained during the training period.

Также можно отметить, что матрица Xtan(δ) коэффициента потерь периода обучения может быть нормализована и масштабирована до того, как определяют вторую ковариационную матрицу Xtan(δ)co. Нормализация может включать в себя взятие среднего значения каждого столбца и вычитание среднего значения столбца из элементов столбца. Масштабирование может, например, включать в себя деление элементов в каждом столбце со стандартным отклонением элементов в столбце.It can also be noted that the training period loss factor matrix X tan (δ) may be normalized and scaled before the second covariance matrix X tan (δ) co is determined. Normalization can involve taking the average of each column and subtracting the average of the column from the items in the column. Scaling can, for example, involve dividing items in each column with the standard deviation of items in the column.

Фигуры 4а и 4b показывают примеры термокомпенсированных значений коэффициента потерь в сравнении с некомпенсированными изначально полученными значениями коэффициента потерь, т.е. значениями, полученными на этапе а), но без обработки на этапе b), и термокомпенсированных значений емкости по сравнению с некомпенсированными значениями емкости в контексте проходных изоляторов.Figures 4a and 4b show examples of temperature compensated loss factor values in comparison with uncompensated initially obtained loss factor values, i.e. values obtained in step a), but without processing in step b), and temperature-compensated capacitance values compared to uncompensated capacitance values in the context of bushings.

На Фиг. 4а значения коэффициента потерь показаны на графике для каждого из трех проходных изоляторов электромагнитного индукционного устройства. Кривые 7a, 9a и 11a показывают значения температурно-компенсированного коэффициента потерь трех проходных изоляторов во времени, тогда как кривые 7b, 9b и 11b показывают соответствующие некомпенсированные значения коэффициента потерь. Как можно видеть, кривые 7a-11a термокомпенсированных значений коэффициента потерь намного меньше подвержены флуктуациям и обеспечивают хорошую меру фактических абсолютных значений коэффициента потерь проходных изоляторов. Аналогично, на Фиг. 4b значения емкости показаны на графике для каждого из трех проходных изоляторов устройства электропитания. Кривые 13a, 15a и 17a показывают термокомпенсированные значения емкости трех проходных изоляторов во времени, в то время как кривые 13b-17b показывают соответствующие термокомпенсированные значения емкости.FIG. 4a, the loss factor values are plotted for each of the three bushings of the electromagnetic induction device. Curves 7a, 9a and 11a show the temperature compensated loss factor of the three bushings over time, while curves 7b, 9b and 11b show the corresponding uncompensated loss factor values. As can be seen, the temperature compensated loss factor curves 7a-11a are much less subject to fluctuations and provide a good measure of the actual absolute loss factor values of the bushings. Similarly, in FIG. 4b, the capacitance values are plotted for each of the three power supply bushings. Curves 13a, 15a and 17a show the temperature compensated capacitance values of the three bushings over time, while curves 13b-17b show the corresponding temperature compensated capacitance values.

Поскольку термокомпенсированные значения коэффициента потерь и значения емкости обеспечивают точные оценки коэффициента потерь и емкости проходных изоляторов, эти значения могут использоваться для определения наличия неисправности емкости или неисправности устройства электропитания. Таким образом, согласно одному примеру, могут быть предоставлены соответствующие верхнее пороговое значение U и нижнее пороговое значение L для каждой емкости и каждого коэффициента потерь, как показано на Фиг. 5 только для одного параметра емкости, т.е. график 19, который показывает один из двух параметров емкостного компонента, обсуждаемых здесь. Верхнее и нижнее пороговые значения U и L обеспечивают диапазон для каждого емкостного компонента и для каждого параметра емкостного компонента, в пределах которого допускают варьировать значение емкости или коэффициента потерь. В случае, если любое из термокомпенсированных значений емкости или термокомпенсированных значений коэффициента потерь выходит за пределы соответствующего верхнего или нижнего порогового значения, может быть сгенерирован сигнал тревоги, чтобы тем самым предупреждать оператора о наличии неисправности.Since the temperature compensated loss factor and capacitance values provide accurate estimates of the loss factor and capacitance of the bushings, these values can be used to determine if there is a capacitance failure or a power supply failure. Thus, according to one example, corresponding upper threshold U and lower threshold L can be provided for each capacitance and each loss factor, as shown in FIG. 5 for only one capacity parameter, i.e. graph 19, which shows one of the two parameters of the capacitive component discussed here. The upper and lower thresholds U and L provide a range for each capacitive component and for each parameter of the capacitive component within which the capacitance or loss factor is allowed to vary. In the event that any of the temperature compensated capacitance values or the temperature compensated loss factor values exceed the corresponding upper or lower threshold value, an alarm can be generated to thereby alert the operator to the presence of a malfunction.

Изобретательский замысел в основном был описан выше со ссылкой на несколько примеров. Однако, как понятно специалисту в области техники, другие варианты выполнения, отличные от раскрытых выше, в равной степени возможны в пределах объема изобретательского замысла, как определено прилагаемой формулой изобретения.The inventive concept has mainly been described above with reference to a few examples. However, as one skilled in the art will appreciate, other embodiments than those disclosed above are equally possible within the scope of the inventive concept as defined by the appended claims.

Claims (19)

1. Способ определения емкости и коэффициента потерь каждого из множества емкостных компонентов устройства электропитания, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:1. A method for determining the capacitance and loss factor of each of the plurality of capacitive components of a power supply device, said method comprising the steps of: измеряют напряжение и ток каждого емкостного компонента,measure the voltage and current of each capacitive component, вычисляют комплексную проводимость для каждого емкостного компонента с использованием соответствующего напряжения и соответствующего тока, calculating the complex conductance for each capacitive component using the corresponding voltage and corresponding current, получают для каждого емкостного компонента соответствующие значение емкости и значение коэффициента потерь с использованием соответствующей комплексной проводимости, иobtaining for each capacitive component the corresponding capacitance value and loss factor value using the corresponding complex conductance, and обрабатывают значения емкости и значения коэффициента потерь, причем упомянутая обработка включает в себя этапы, на которых удаляют общее влияние температуры на значения емкости из значений емкости и удаляют общее влияние температуры на значения коэффициента потерь из значений коэффициента потерь, чтобы получать для каждого емкостного компонента термокомпенсированное значение емкости и термокомпенсированное значение коэффициента потерь,process capacitance values and loss factor values, said processing including the steps of removing the overall effect of temperature on the capacitance values from the capacitance values and removing the overall temperature effect on the loss factor values from the loss factor values to obtain a temperature-compensated value for each capacitive component capacitance and temperature-compensated loss factor, причем упомянутая обработка включает в себя этапы, на которых преобразуют посредством первой матрицы собственных векторов вектор емкости, для которого каждый элемент является соответствующим одним из значений емкости, для получения преобразованного вектора емкости и обратно преобразуют преобразованный вектор емкости с инверсией скорректированной первой матрицы собственных векторов для получения скорректированного вектора емкости, который в качестве своих элементов содержит термокомпенсированные значения емкости, причем скорректированная первая матрица собственных векторов имеет элементы одного из собственных векторов, установленные на ноль, причем собственный вектор, который имеет свои элементы, установленные на ноль, является собственным вектором, который соответствует наибольшему собственному значению, wherein said processing includes the steps of transforming, by means of the first matrix of eigenvectors, the capacitance vector, for which each element corresponds to one of the capacitance values, to obtain the transformed capacitance vector, and converting the transformed capacitance vector with inversion of the corrected first matrix of eigenvectors to obtain of the corrected capacitance vector, which contains temperature-compensated capacitance values as its elements, and the corrected first matrix of eigenvectors has the elements of one of the eigenvectors set to zero, and the eigenvector, which has its elements set to zero, is the eigenvector that corresponds to the greatest eigenvalue, причем первая матрица собственных векторов содержит собственные векторы первой ковариационной матрицы матрицы емкости периода обучения, содержащей для каждого емкостного компонента множество значений емкости, полученных во время периода обучения.wherein the first eigenvector matrix contains the eigenvectors of the first covariance matrix of the training period capacity matrix, containing for each capacitive component a set of capacity values obtained during the training period. 2. Способ по п. 1, в котором общее влияние температуры на значения емкости и значения коэффициента потерь множества проходных изоляторов получают на основе периода обучения, в котором было собрано множество значений емкости каждого емкостного компонента и множество значений коэффициента потерь каждого емкостного компонента.2. The method of claim 1, wherein the overall effect of temperature on capacitance values and loss factor values of the plurality of bushings is obtained based on a training period in which a plurality of capacitance values of each capacitive component and a plurality of loss factor values of each capacitive component were collected. 3. Способ по п. 2, в котором общее влияние температуры на емкость получают на основе статистического корреляционного анализа множества значений емкости, собранных в период обучения.3. The method of claim 2, wherein the overall effect of temperature on the capacitance is obtained based on a statistical correlation analysis of a plurality of capacitance values collected during the training period. 4. Способ по п. 2 или 3, в котором общее влияние температуры на коэффициент потерь получают на основе статистического корреляционного анализа множества значений коэффициента потерь, полученных в период обучения.4. The method according to claim 2 or 3, in which the overall effect of temperature on the loss factor is obtained on the basis of a statistical correlation analysis of the set of loss factor values obtained during the training period. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором упомянутая обработка включает в себя этапы, на которых преобразуют посредством второй матрицы собственных векторов вектор коэффициента потерь, для которого каждый элемент является соответствующим одним из значений коэффициента потерь, для получения преобразованного вектора коэффициента потерь, и обратно преобразуют преобразованный вектор вектора коэффициента потерь с инверсией скорректированной второй матрицы собственных векторов для получения скорректированного вектора коэффициента потерь, который в качестве своих элементов содержит термокомпенсированные значения коэффициента потерь.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein said processing includes transforming, by means of a second eigenvector matrix, a loss factor vector for which each element is corresponding to one of the loss factor values to obtain a transformed loss factor vector, and converting the transformed vector of the vector of the loss factor with inversion of the corrected second matrix of eigenvectors to obtain the corrected vector of the loss factor, which contains temperature compensated values of the loss factor as its elements. 6. Способ по п. 5, в котором вторая матрица собственных векторов содержит собственные векторы второй ковариационной матрицы матрицы коэффициента потерь периода обучения, содержащей для каждого емкостного компонента множество значений коэффициента потерь, полученных во время периода обучения.6. The method according to claim 5, wherein the second eigenvector matrix contains the eigenvectors of the second covariance matrix of the training period loss factor matrix containing for each capacitive component a plurality of loss factor values obtained during the training period. 7. Способ по п. 5 или 6, в котором скорректированная вторая матрица собственных векторов имеет элементы одного из собственных векторов, установленные на ноль.7. The method of claim 5 or 6, wherein the corrected second eigenvector matrix has the elements of one of the eigenvectors set to zero. 8. Способ по п. 7, в котором собственный вектор, который имеет свои элементы, установленные на ноль, является собственным вектором, который соответствует наибольшему собственному значению.8. The method of claim 7, wherein the eigenvector that has its elements set to zero is the eigenvector that corresponds to the largest eigenvalue. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, содержащий этапы, на которых обеспечивают соответствующие верхнее и нижнее пороговое значение для каждой емкости и каждого коэффициента потерь, и генерируют сигнал тревоги в случае, если любое из термокомпенсированных значений емкости или термокомпенсированных значений коэффициента потерь выходит за пределы упомянутого соответствующего верхнего или нижнего порога.9. The method according to any of the preceding claims, comprising the steps of providing corresponding upper and lower threshold values for each capacitance and each loss factor, and generating an alarm if any of the temperature compensated capacitance values or temperature compensated loss factor values is out of range said corresponding upper or lower threshold. 10. Носитель данных, содержащий компьютерную программу, сохраненную на нем и содержащую исполняемые компьютером компоненты, которая при запуске в схеме обработки устройства определения параметров емкостного компонента заставляет устройство (1) определения параметра емкостного компонента выполнять этапы согласно способу по любому из пп. 1-9.10. A storage medium containing a computer program stored thereon and containing computer-executable components, which, when triggered in the processing circuit of the capacitive component parameter determining device, causes the capacitive component parameter determining device (1) to carry out the steps according to the method according to any one of claims. 1-9. 11. Устройство (1) определения параметров емкостного компонента, выполненное с возможностью определять емкость и коэффициент потерь каждого из множества емкостных компонентов устройства электропитания, причем устройство определения параметров емкостного компонента содержит:11. Device (1) for determining the parameters of the capacitive component, configured to determine the capacitance and loss factor of each of the plurality of capacitive components of the power supply device, and the device for determining the parameters of the capacitive component comprises: схему (3) обработки, иprocessing scheme (3), and носитель (5) данных, содержащий исполняемые компьютером компоненты, которые при выполнении схемой (5) обработки заставляют устройство (1) определения параметров емкостного компонента выполнять этапы способа по любому из пп. 1-9.a data carrier (5) containing computer-executable components, which, when executed by the processing circuit (5), cause the device (1) for determining the parameters of the capacitive component to perform the method steps according to any one of claims. 1-9.
RU2019129500A 2017-03-01 2018-02-21 Method and apparatus for determining capacitance component parameters RU2734493C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17158769.4A EP3370073B1 (en) 2017-03-01 2017-03-01 Method and device for determining capacitive component parameters
EP17158769.4 2017-03-01
PCT/EP2018/054261 WO2018158122A1 (en) 2017-03-01 2018-02-21 Method and device for determining capacitive component parameters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734493C1 true RU2734493C1 (en) 2020-10-19

Family

ID=58264389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019129500A RU2734493C1 (en) 2017-03-01 2018-02-21 Method and apparatus for determining capacitance component parameters

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10809289B2 (en)
EP (1) EP3370073B1 (en)
JP (1) JP6748787B2 (en)
KR (1) KR102118295B1 (en)
CN (1) CN110352357B (en)
CA (1) CA3055129C (en)
RU (1) RU2734493C1 (en)
WO (1) WO2018158122A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3650872B1 (en) 2018-11-08 2021-06-09 ABB Power Grids Switzerland AG Relative bushing parameter method to avoid temperature influence in transformer absolute bushing parameter monitoring
CN111368911B (en) * 2020-03-03 2021-03-02 腾讯科技(深圳)有限公司 Image classification method and device and computer readable storage medium
CN114513407B (en) * 2020-11-16 2023-07-18 华为技术有限公司 Parameter determination method, integrated circuit and network equipment
CN116057397A (en) * 2021-04-09 2023-05-02 日立能源瑞士股份公司 Determining a state of an electrical device using a change in a diagnostic parameter prediction error
CN116298538B (en) * 2023-05-17 2023-08-22 新乡市万新电气有限公司 On-line monitoring method of intelligent capacitance compensation device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4757263A (en) * 1987-05-01 1988-07-12 Tennessee Valley Authority Insulation power factor alarm monitor
EP0747715A2 (en) * 1995-06-07 1996-12-11 Doble Engineering Company Multi-phase measuring
RU72332U1 (en) * 2007-12-06 2008-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Экспериментально-исследовательский центр "ДИСКОН" DEVICE FOR MEASURING FULL RESISTANCE
WO2008067787A1 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Siemens Aktiengesellschaft Monitoring of the aging of capacitors in a converter by means of capacitance measurement
US20140012522A1 (en) * 2012-07-06 2014-01-09 General Electric Company Systems, methods, and devices for capacitance estimation of power capacitors
RU2577803C1 (en) * 2014-08-29 2016-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Method for electric capacity measuring and device for its realisation

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2146069A (en) * 1937-07-10 1939-02-07 Ohio Brass Co Method and apparatus for testing insulation
US2484233A (en) * 1943-05-27 1949-10-11 Westinghouse Electric Corp High-voltage bushing
US2889395A (en) * 1954-08-31 1959-06-02 Westinghouse Electric Corp Bushing for electrical apparatus
JPS516354B1 (en) * 1969-04-01 1976-02-27
US3979581A (en) * 1974-02-26 1976-09-07 Hauni-Werke Korber & Co., Kg Method and arrangement for determining the mass of tobacco or the like by capacitance and attenuation measurements in a resonant high frequency oscillator circuit
JPS516354A (en) * 1974-07-05 1976-01-19 Hitachi Chemical Co Ltd
JPH0690248B2 (en) * 1989-07-12 1994-11-14 清次郎 野坂 Temperature compensation circuit for CV converter using inverting operational amplifier
JPH041579A (en) * 1990-04-18 1992-01-07 Hitachi Ltd Detection of insulation deterioration of electric power system
KR100366293B1 (en) * 2000-01-28 2002-12-31 한국전자통신연구원 A Method and Apparatus for Multi-channel Calibration
US6927562B2 (en) 2002-02-27 2005-08-09 On-Line Monitoring, Inc. Power factor/tan δtesting of high voltage bushings on power transformers, current transformers, and circuit breakers
DE10316424A1 (en) * 2003-04-09 2004-10-21 Abb Patent Gmbh Systematic evaluation method for technical operational equipment e.g. power transformer, combines calculated economic and technical evaluation parameters to provide overall evaluation parameter
US20080077336A1 (en) * 2006-09-25 2008-03-27 Roosevelt Fernandes Power line universal monitor
ATE504843T1 (en) * 2008-12-05 2011-04-15 Abb Technology Ltd EXECUTION DIAGNOSIS
KR101038924B1 (en) * 2008-12-30 2011-06-07 주식회사 효성 Manufacturing method of composite bushing of gas insulated switchgear and partial discharge diagnostic system for composite bushing of gas insulated switchgear
CN102157947A (en) * 2010-12-10 2011-08-17 广东电网公司佛山供电局 Application of capacitor integrated online monitoring technology in high-voltage reactive power compensation device
TW201342002A (en) * 2011-10-31 2013-10-16 Powermag Llc Power conditioning and saving device
CN102539964A (en) 2011-12-21 2012-07-04 武汉理工大学 Method for judging insulation characteristics of cross linked polyethylene (XLPE) power cables on line
KR101386830B1 (en) * 2012-05-29 2014-04-29 엘에스산전 주식회사 Power factor correction circuit
US10001518B2 (en) * 2013-02-04 2018-06-19 Abb Schweiz Ag System and method for power transmission and distribution asset condition prediction and diagnosis
SE537145C2 (en) 2013-04-16 2015-02-17 Megger Ltd Method and apparatus for determining power system parameters
CN107209210B (en) * 2014-12-01 2021-04-30 J·D·沃森 Active monitoring system for high voltage bushings and related method
US9678030B2 (en) * 2014-12-30 2017-06-13 General Electricity Company Materials and sensors for detecting gaseous agents
US20160202303A1 (en) 2015-01-09 2016-07-14 General Electric Company Use of voltage probe to measure high voltage amplitude and phase to improve on-line bushing monitoring relevance
HUE035641T2 (en) 2015-03-17 2018-05-28 Abb Schweiz Ag A method for monitoring transformer bushings, and a system therefor
KR101688641B1 (en) * 2015-09-22 2016-12-21 동서대학교산학협력단 Machine Vision Based Electronic Components Inspection Systems
JP6477548B2 (en) * 2016-03-09 2019-03-06 オムロン株式会社 Leakage current calculation device and leakage current calculation method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4757263A (en) * 1987-05-01 1988-07-12 Tennessee Valley Authority Insulation power factor alarm monitor
EP0747715A2 (en) * 1995-06-07 1996-12-11 Doble Engineering Company Multi-phase measuring
WO2008067787A1 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 Siemens Aktiengesellschaft Monitoring of the aging of capacitors in a converter by means of capacitance measurement
RU72332U1 (en) * 2007-12-06 2008-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Экспериментально-исследовательский центр "ДИСКОН" DEVICE FOR MEASURING FULL RESISTANCE
US20140012522A1 (en) * 2012-07-06 2014-01-09 General Electric Company Systems, methods, and devices for capacitance estimation of power capacitors
RU2577803C1 (en) * 2014-08-29 2016-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева" Method for electric capacity measuring and device for its realisation

Also Published As

Publication number Publication date
US10809289B2 (en) 2020-10-20
EP3370073A1 (en) 2018-09-05
US20200018783A1 (en) 2020-01-16
KR20190110622A (en) 2019-09-30
CN110352357B (en) 2020-08-14
BR112019015538A2 (en) 2020-03-17
BR112019015538A8 (en) 2022-12-27
KR102118295B1 (en) 2020-06-04
WO2018158122A1 (en) 2018-09-07
CN110352357A (en) 2019-10-18
JP2020509380A (en) 2020-03-26
CA3055129C (en) 2021-07-06
JP6748787B2 (en) 2020-09-02
EP3370073B1 (en) 2020-04-29
CA3055129A1 (en) 2018-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2734493C1 (en) Method and apparatus for determining capacitance component parameters
US20160266207A1 (en) Fault Detection in Induction Motors Based on Current Signature Analysis
US20170336463A1 (en) Method for determining the maximum time when a capacitor should be replaced
WO2007135073A2 (en) Detecting faults in power systems
JP7550819B2 (en) Relative bushing parameter method avoiding temperature effects in monitoring absolute bushing parameters of transformers
CN111007327A (en) Current transformer and capacitor state monitoring method and device thereof
Prasanth et al. Condition monitoring of electrolytic capacitor based on ESR estimation and thermal impedance model using improved power loss computation
Banerjee et al. Time‐varying model for the effective diagnosis of oil‐paper insulation used in power transformers
WO2018227466A1 (en) Method for detecting fault in power transmission line and protection system using the same
CN113228443B (en) Arc grounding detection device and arc grounding detection method
Mishra et al. Compensating the effect of residual dipole energy on dielectric response for effective diagnosis of power transformer insulation
EP3096429A1 (en) Identification of lcl filter parameters
Moaddabi et al. General prefault transient stability estimation index using wide area phasor measurements
CN116087698A (en) Method and system for evaluating thermal ageing state of high-voltage sleeve
BR112019015538B1 (en) METHOD, PRODUCT AND DEVICE FOR DETERMINING CAPACITIVE COMPONENT PARAMETERS
CN109375144B (en) Current loss fault monitoring method and device based on three-phase four-wire meter equipment
Khandebharad et al. Electrolytic capacitor online failure detection and life prediction methodology
US8917102B2 (en) Method, capacitance meter, computer program and computer program product for improved capacitance measurement
Leite et al. A simple ESR identification methodology for electrolytic capacitors condition monitoring
JP2024521999A (en) Determining the electrical switch-on time using the load voltage for the combined load
FROM CALCULATION OF THE DIELECTRIC EQUIVALENT CIRCUIT PARAMETERS FROM RECOVERY VOLTAGE MEASUREMENTS
CN118444074A (en) Method and device for detecting weak faults of power distribution network
CN117347937A (en) On-line monitoring method and device for testing bridge state and computer equipment
Teixeira et al. A simple ESR identification methodology for Electrolytic Capacitors conditon monitoring

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20220311